EP3275065A1 - Schutzanordnung - Google Patents

Schutzanordnung

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EP3275065A1
EP3275065A1 EP16705514.4A EP16705514A EP3275065A1 EP 3275065 A1 EP3275065 A1 EP 3275065A1 EP 16705514 A EP16705514 A EP 16705514A EP 3275065 A1 EP3275065 A1 EP 3275065A1
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EP
European Patent Office
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current
protection arrangement
arrangement according
tripping
value
Prior art date
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Application number
EP16705514.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3275065B1 (de
Inventor
Daniel KNOOP
Lars ALSDORF
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix Contact GmbH and Co KG filed Critical Phoenix Contact GmbH and Co KG
Publication of EP3275065A1 publication Critical patent/EP3275065A1/de
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Publication of EP3275065B1 publication Critical patent/EP3275065B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/006—Calibration or setting of parameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • G08B21/182—Level alarms, e.g. alarms responsive to variables exceeding a threshold
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B5/00—Visible signalling systems, e.g. visible personal calling systems or remote indication of seats occupied
    • G08B5/22—Visible signalling systems, e.g. visible personal calling systems or remote indication of seats occupied using electric transmission; using electromagnetic transmission
    • G08B5/36—Visible signalling systems, e.g. visible personal calling systems or remote indication of seats occupied using electric transmission; using electromagnetic transmission using visible light sources
    • G—PHYSICS
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    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B7/00—Signalling systems according to two or more of groups G08B3/00 - G08B6/00
    • G08B7/06—Signalling systems according to two or more of groups G08B3/00 - G08B6/00 using electric transmission, e.g. involving audible and visible signalling through the use of sound and light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current

Definitions

  • the invention relates to a protective device for the protection of electrical equipment against overcurrent according to the preamble of claim 1.
  • a generic protection arrangement has an input to which the protection device is supplied by a power supply, a current, and an output via which the current is forwarded as output current to the electrical device to be protected to its supply.
  • the protection arrangement in the power line between the input and the output on a fuse that interrupts the power line from the input to the output to protect the device from overcurrent when exceeding a preset trip current.
  • the object of the invention is therefore to provide a protective device that allows optimal adjustment of the tripping current, so that the protective device on the one hand is sufficiently sensitive to protect the connected device safely and on the other hand is not too sensitive to avoid false shutdowns in uncritical cases ,
  • the protection arrangement has a current sensor which measures the current in the power line when the device is connected, wherein the triggering current for the circuit breaker in dependence on the measured current is adjustable to a value which is greater than the measured current by a difference.
  • the protective arrangement preferably has an evaluation and control unit to which the measured current is supplied, wherein the evaluation and control unit automatically sets the value for the tripping current on the basis of the measured current.
  • the tripping current is optimally adapted to the current flowing consumption current of the connected device by a trigger value for the tripping current is adjustable, which corresponds to the currently flowing device current plus a difference, for the difference, for example, a value of 25% of each flowing device current is used.
  • a solution for the development of existing protection arrangements is specified, which have a manual adjustment for the tripping current of the circuit breaker and this manual adjustment should continue to be part of the protection arrangement.
  • the protective arrangement in addition to the manual adjusting means, with which in a setting mode the tripping current between an upper and a lower value can be gradually reduced or increased, the protective arrangement has an optical and / or acoustic feedback signal means.
  • the feedback signal means gives the user with a first signal form a feedback as to whether a threshold value measured using the respectively set value for the tripping current is greater than the current measured via the current sensor, while the user has a second signal shape different from the first Feedback is given as to whether the threshold determined on the basis of the respectively set value for the tripping current is smaller than the measured current.
  • the user can iteratively select an optimum trip current via the manual adjustment means and taking into account the feedback signals.
  • the tripping current selected in this way can then preferably be confirmed by the user via a confirmation means, eg a button, for use in working mode.
  • the threshold value can correspond to the tripping current multiplied by a factor, preferably less than 1.
  • the threshold value can also correspond directly to the respective set trip current.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the protective arrangement with upstream
  • Fig. 3 is a block diagram of the protective device in the embodiment with
  • FIG. 4 shows an embodiment of the protective arrangement according to FIG. 3,
  • FIG. 5 + 6 diagrams illustrating the manual, stepwise
  • Fig. 7 is a diagram illustrating the manual, stepless
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating the setting of the
  • FIG. 9 is a plan view of a front panel of an inventive
  • Figure 1 shows a schematic representation of a protective device (1) with upstream power supply (3) and a connected and protected device (2).
  • the protective device (1) is supplied to an input (E) of the power supplied by the power supply (3). After passing through the protective device (2), this current leaves the protective device (2) as output current at the output (A) and is forwarded to the device (2) to be supplied and protected.
  • the electrical device may be any type of electrical consumer, such as a motor, etc.
  • the power supply (3) and the protective device (1) may be formed as separate units, each with its own housing, which are locked, for example, within a cabinet to a mounting rail, in particular a DIN rail. However, it is also provided to integrate the power supply (3) and the protective arrangement (1) in a structural unit (10), which in turn can be arranged on a mounting rail.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a protective arrangement (1) which has a current sensor (5) in the power line between the input (E) and the output (A).
  • the current sensor (5) measures the current (_7
  • the protective arrangement (1) has a circuit breaker (4).
  • the tripping current for the circuit breaker (4) is dependent on the measured
  • Trip current S7
  • the protective arrangement (1) preferably has an evaluation and control unit (9) to which the measured current (_7
  • Fig. 3 shows a block diagram of the protective device (1) in the embodiment with a manually operable adjusting means (6), an optical and / or acoustic feedback signal means (7) and a manually operable confirmation means (8).
  • the setting means (6) the user is able, in a setting mode, to reduce or increase the triggering current between an upper and a lower value stepwise or continuously.
  • the feedback signal means (7) provides the user with a first signal form feedback as to whether the threshold determined in each case on the basis of the set value for the tripping current is greater than the measured current (i7
  • the confirmation means (8) a selected value for the tripping current for use in working mode is confirmed by the user.
  • the confirmation means (8) is not mandatory, but advantageous.
  • the feedback signal means (7) is in each case with a first waveform feedback on when the measured current (_7
  • Tripping current is, i. the tripping current is at least 25% greater than the measured current. Furthermore, the feedback signal means (7) each with a second
  • the difference ⁇ 57 is thus 25% of the currently flowing current.
  • an adjustment means (6) is used, which allows a gradual adjustment of the tripping current.
  • the currently flowing current measured with the current sensor (5) is 3 A.
  • z. B For the start of the setpoint adjustment for the tripping current, z. B. set an upper value of 10 A.
  • the feedback signal means (7) can signal to the user via a third signal form that the setting mode is activated.
  • the previously set maximum tripping current for tripping of the circuit breaker (4) is used until the newly selected optimized tripping current is confirmed as the tripping current setpoint for use in working mode.
  • the feedback signal means (7) again indicates the working mode via the third signal form.
  • the trigger current set in each case is compared with the currently flowing current and the feedback signal means (7) provides the user with feedback about the comparison for selecting the optimum triggering current.
  • the tripping current set before the start of the setting mode for the tripping of the circuit breaker (4) is relevant until the new tripping current is confirmed.
  • the feedback signal means (7) gives a feedback of the first waveform. Thereafter, the user will lower the tripping current via the adjusting means (6) to the next lower stage (6A). The signal form of the feedback signal means (7) will not change since the measured current is still less than 80% of the tripping current set now. The user will then again decrease the tripping current to the next lower level (4A). Again, this does not result in a change in waveform since 3A ⁇ 0.8 x 4A.
  • the triggering of the circuit breaker (4) on the one hand sufficiently sensitive to safely protect the connected device (2) and on the other hand not too sensitive to avoid false shutdowns in uncritical cases.
  • the current flowing and measured during the adjustment typically corresponds to at least approximately the rated current of the device (2).
  • the setting means (6) and the displayed signal waveform change the user can easily approach the nominal current of the device to be protected (2) and set the tripping current to a value greater than the rated current by a tolerance difference ⁇ 57.
  • the user still has the option of confirming the optimal tripping current by a confirmation means (8) for further use in the working mode of the protection arrangement (1).
  • a tripping current of 6A or even 10A would be much too high to safely protect the device (2) with a rated current of 3A, whereas the tripping current value of 4A set according to the invention on the one hand provides reliable overcurrent protection while, on the other hand, relatively minor Fluctuations in the current consumption of the device (2) do not lead to undesired false tripping of the circuit breaker (4).
  • the protective arrangement has an evaluation and control unit (9) to which the measured current (_7
  • feedback signal means (7) preferably an optical feedback signal means (7) is used.
  • the first and / or the second signal form is through
  • the first or the second waveform differ in at least one of the aforementioned characteristics.
  • an LED is preferably used, which can flash with appropriate control both flashing and continuous lighting and in at least two different colors.
  • the LED is lit in a first color 1 to indicate the first waveform in which the measured current is less than the trigger current (possibly less than the trigger current multiplied by a factor of less than one) while the LED is in one second color lights to indicate the second waveform if the measured current is greater than the tripping current (possibly greater than the tripping current multiplied by a factor less than 1).
  • flashing or “steady lighting” characteristics are used to indicate as a third waveform whether the protection device is in setting mode.
  • the first and the second waveform can also differ in the flashing operation of the LED (7) in that the LED (7) in the first waveform flashes only in color 1, while in the second waveform alternately in color 1 and color 2 flashes.
  • an acoustic feedback signal means (7) is also provided. In this case, the first and / or the second signal form is through
  • FIG. 4 shows a protective arrangement (1) in which a microcontroller is used as the evaluation and control unit (9), an LED as the optical feedback signal means (7), and a potentiometer as setting means (6) for the tripping current.
  • a circuit breaker (4) is in particular an electronic switch (4B), preferably a transistor in the form of a MOS-FET, used, which is controlled via a comparator (4A).
  • potentiometer (6) a stepwise adjustable potentiometer (see FIGS. 6 and 7) or a continuously adjustable potentiometer (see FIG. 8) can be used.
  • the analog measurement signal of the current sensor (5) via an analog-to-digital converter (ADC) is converted into a digital signal and then fed to the microcontroller (9).
  • the analog signal of the potentiometer (6) is supplied via an ADC to the microcontroller as a digital signal.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the microcontroller (9) then activates the LED (7) to give feedback to the user on the various waveforms ("blinking in color 1", blinking in color 2 ",” steady lights in color 1 ") If the optimum tripping current has been determined via the manual setting and the visual feedback, the user confirms this by means of an actuating means (8) designed as a push button This can be done, for example, by pressing the button (8) for a predetermined time (eg 1 s The signal of the button (8) is in turn supplied to the microcontroller (9), which determines the setpoint value for the tripping current on actuation of the button (8) on the basis of the current value of the potentiometer (6).
  • an actuating means (8) designed as a push button
  • the comparator (4A) the input current, the measured current (_7
  • the comparator (4A) controls the switch (4B) such that when the measured current exceeds the tripping current, the switch (4B) opens and interrupts the power line.
  • Figure 8 illustrates the setpoint adjustment for the tripping current - similar to Figure 7 - but using a tripping current setting means (6) allowing stepless adjustment, ie, decreasing and increasing.
  • Fig. 9 is a flowchart showing the setting of the tripping current.
  • FIG. 10 shows a plan view of a front panel of a protective arrangement (1) according to the invention.
  • This protection arrangement (1) is designed for the supply and protection of several, for example 8, devices, to which end the protection arrangement (1) has 8 channels with 8 current outputs (A1, A8).
  • Each channel is a current sensor, a potentiometer (61, 68) for adjusting the tripping current and an LED (7) and a button (8) assigned, wherein LED (7) and buttons (8) are each formed as a structural unit.
  • the actuation of the button (8) takes place by pressing the LED (7).
  • the 8 channels share an evaluation and control unit.
  • the protection device (1) is supplied to a central input (E) a collecting stream, which is then divided into the inputs (E1, ..., E8) for the individual channels (see Figure 11).
  • A, A1, ..., A8 outputs

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Abstract

Es wird eine Schutzanordnung (1) zum Schutz von elektrischen Geräten vor Überstrom beschrieben, wobei - die Schutzanordnung einen Eingang (E)aufweist, an dem der Schutzanordnung (1) von einer Stromversorgung ein Strom (ℶ) zugeführt wird, - die Schutzanordnung (1) einen Ausgang (A) aufweist, über den der Strom (ℶ) als Ausgangsstrom an das elektrische Gerät weitergeleitet wird, - die Schutzanordnung (1 in der Stromleitung zwischen dem Eingang und dem Ausgang einen Schutzschalter (4) aufweist, der beim Überschreiten eines eingestellten Auslösestroms, die Stromleitung vom Eingang zum Ausgang unterbricht. Dabei weist die Schutzanordnung einen Stromsensor (5) auf, der den Strom in der Stromleitung bei angeschlossenem Gerät misst, wobei der Auslösestrom in Abhängigkeit vom gemessenen Strom auf einen Wert einstellbar ist, der um eine vorgegebene Differenz größer ist als der gemessene Strom.

Description

Schutzanordnung
Die Erfindung betrifft eine Schutzanordnung zum Schutz von elektrischen Geräten vor Überstrom nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Schutzanordnung weist einen Eingang auf, an dem der Schutzanordnung von einer Stromversorgung ein Strom zugeführt wird, sowie einen Ausgang, über den der Strom als Ausgangsstrom an das zu schützende elektrische Gerät zu dessen Versorgung weitergeleitet wird. Dabei weist die Schutzanordnung in der Stromleitung zwischen dem Eingang und dem Ausgang eine Sicherung auf, die zum Schutz des Gerätes vor Überstrom beim Überschreiten eines voreingestellten Auslösestroms die Stromleitung vom Eingang zum Ausgang unterbricht.
Aus der DE 20 2004 014 589 U1 ist ein elektronischer Schutzschalter mit einstellbarer Auslösecharakteristik bekannt, der bei erhöhter Stromaufnahme einen Auslöse- bzw. Ausschaltvorgang auslöst. Dabei wird in Absatz 34 der DE 20 2004 014 589 U1 beschreiben, dass die Eingabe und Auswahl der gewünschten Auslöse-Charakteristika über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle erfolgen kann. Die Einstellung der Auslöse-Charakteristika, insbesondere des Auslösestroms, an die betriebsgemäß unterschiedlichen Versorgungsströme der anzuschließenden elektrischen Geräte ist häufig problematisch. Falls der eingestellte Wert für den Auslösestrom zu groß ist, kann ein angeschlossenes Gerät nicht sicher vor einer Überbelastung geschützt werden, da selbst dann, wenn der aktuelle Strom den typischen Verbrauchsstrom (Nennstrom) des angeschlossenen Gerätes signifikant überschreitet, die Sicherung nicht auslöst.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schutzanordnung zu schaffen, die eine optimale Einstellung des Auslösestroms ermöglicht, so dass die Schutzanordnung einerseits hinreichend empfindlich ist, um das angeschlossene Gerät sicher zu schützen und andererseits nicht zu empfindlich ist, um in unkritischen Fällen Fehlabschaltungen zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. Dabei weist die Schutzanordnung einen Stromsensor auf, der den Strom in der Stromleitung bei angeschlossenem Gerät misst, wobei der Auslösestrom für den Schutzschalter in Abhängigkeit vom gemessenen Strom auf einen Wert einstellbar ist, der um eine Differenz größer ist als der gemessene Strom.
Hierzu weist die Schutzanordnung vorzugsweise eine Auswerte- und Steuereinheit auf, der der gemessene Strom zugeführt wird, wobei die Auswerte- und Steuereinheit anhand des gemessenen Stroms automatisch den Wert für den Auslösestrom einstellt. Auf diese Weise wird der Auslösestrom optimal an den aktuell fließenden Verbrauchsstrom des angeschlossenen Gerätes angepasst, indem für den Auslösestrom ein Wert einstellbar ist, der dem aktuell fließenden Gerätestrom plus einer Differenz entspricht, wobei für die Differenz beispielsweise ein Wert von 25% des jeweils fließenden Gerätestrom verwendet wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird eine Lösung für die Weiterbildung von bestehenden Schutzanordnungen angegeben, die über eine manuelle Einstellmöglichkeit für den Auslösestrom des Schutzschalters verfügen und diese manuelle Einstellmöglichkeit auch weiterhin Bestandteil der Schutzanordnung sein soll. In dieser Ausführungsform weist die Schutzanordnung zusätzlich zu dem manuellen Einstellmittel, mit dem in einem Einstellmodus der Auslösestrom zwischen einem oberen und einem unteren Wert stufenweise oder stufenlos erniedrigt oder erhöht werden kann, ein optisches und/oder akustisches Rückmeldesignalmittel auf. Dabei gibt das Rückmeldesignalmittel dem Benutzter mit einer ersten Signalform eine Rückmeldung darüber, ob ein anhand des jeweils eingestellten Wertes für den Auslösestrom bestimmter Schwellwert größer ist als der über den Stromsensor gemessene Strom, während es dem Benutzer mit einer zweiten, von der ersten verschiedenen Signalform eine Rückmeldung darüber gibt, ob der anhand des jeweils eingestellten Wertes für den Auslösestrom bestimmte Schwellwert kleiner ist als der gemessene Strom. Auf diese Weise kann der Benutzer über das manuelle Einstellmittel und unter Berücksichtigung der Rückmeldesignale iterativ einen optimalen Auslösestrom auswählen. Der so ausgewählte Auslösestrom kann dann vorzugsweise vom Benutzer über ein Bestätigungsmittel, z.B. ein Taster, zur Verwendung im Arbeitsmodus bestätigt werden. Der Schwellwert kann dabei dem Auslösestrom multipliziert mit einem Faktor, vorzugsweise kleiner 1 , entsprechen. Der Schwellwert kann auch unmittelbar dem jeweils eingestellten Auslösestrom entsprechen. Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Schutzanordnung mit vorgeschalteter
Stromversorgung und zu schützendem Gerät,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Schutzanordnung,
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Schutzanordnung in der Ausführungsform mit
Einstellmittel, Rückmeldesignalmittel und Bestätigungsmittel,
Fig. 4 eine Ausführungsform der Schutzanordnung gemäß Figur 3,
Fig. 5 + 6 Diagramme zur Veranschaulichung der manuellen, stufenweisen
Einstellung des Auslösestroms,
Fig. 7 ein Diagramm zur Veranschaulichung der manuellen, stufenlosen
Einstellung des Auslösestroms, Fig. 8 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Einstellung des
Auslösestroms,
Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Frontblende einer erfindungsgemäßen
Schutzanordnung,
Fig. 10 die Verteilung eines Sammelstroms auf 8 verschiedene erfindungsgemäß ausgebildete Kanäle.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schutzanordnung (1) mit vorgeschalteter Stromversorgung (3) und einem angeschlossenen und zu schützenden Gerät (2). Der Schutzanordnung (1) wird an einem Eingang (E) der von der Stromversorgung (3) gelieferte Strom zugeführt. Nach Durchleitung durch die Schutzanordnung (2) verlässt dieser Strom am Ausgang (A) als Ausgangsstrom die Schutzanordnung (2) und wird an das zu versorgende und zu schützende Gerät (2) weitergeleitet. Bei dem elektrischen Gerät kann es sich um jede Art von elektrischem Verbraucher handeln, bspw. ein Motor etc. Die Stromversorgung (3) und die Schutzanordnung (1) können als separate Baueinheiten mit jeweils einem eigenen Gehäuse ausgebildet sein, die beispielsweise innerhalb eines Schaltschranks auf eine Tragschiene, insbesondere eine Hutschiene gerastet werden. Es ist jedoch auch vorgesehen, die Stromversorgung (3) und die Schutzanordnung (1) in einer Baueinheit (10) zu integrieren, die wiederum auf einer Tragschiene angeordnet werden kann.
Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Schutzanordnung (1 ), die in der Stromleitung zwischen dem Eingang (E) und dem Ausgang (A) einen Stromsensor (5) aufweist. Der Stromsensor (5) misst bei angeschlossenem Gerät (2) den Strom (_7|St) in der
Stromleitung. Ferner weist die Schutzanordnung (1 ) einen Schutzschalter (4) auf. Dabei wird der Auslösestrom für den Schutzschalter (4) in Abhängigkeit vom gemessenen
Strom (_7|St) auf einen Wert eingestellt, der um eine Differenz größer ist als der gemessene Strom:
^Auslösestrom = S7|st + Δ57.
Dazu weist die Schutzanordnung (1 ) vorzugsweise eine Auswerte- und Steuereinheit (9) auf, der der gemessene Strom (_7|St) zugeführt wird, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (9) anhand des gemessenen Stroms (_7|St) automatisch den Wert für den Auslösestrom berechnet und dann, wenn der gemessene Strom (_7|St) den Auslösestrom überschreitet, ein Auslösesignal an den Schutzschalter (4) schickt.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der Schutzanordnung (1 ) in der Ausführungsform mit einem manuell betätigbaren Einstellmittel (6), einem optischen und/oder akustischen Rückmeldesignalmittel (7) und einem manuell betätigbaren Bestätigungsmittel (8). Über das Einstellmittel (6) ist der Benutzer in der Lage, in einem Einstellmodus den Auslösestrom zwischen einem oberen und einem unteren Wert stufenweise oder stufenlos zu erniedrigen oder zu erhöhen. Das Rückmeldesignalmittel (7) gibt dem Benutzer mit einer ersten Signalform eine Rückmeldung darüber, ob der jeweils anhand des eingestellten Wertes für den Auslösestrom bestimmte Schwellwert größer ist als der gemessene Strom (i7|St), während es dem Benutzer mit einer zweiten, von der ersten verschiedenen Signalform eine Rückmeldung darüber gibt, ob der jeweils anhand des eingestellten Wert für den Auslösestrom bestimmte Schwellwert kleiner ist als der gemessene Strom (i7|St). Mit dem Bestätigungsmittel (8) kann ein ausgewählter Wert für den Auslösestrom zur Verwendung im Arbeitsmodus vom Benutzer bestätigt werden. Das Bestätigungsmittel (8) ist nicht zwingend erforderlich, jedoch vorteilhaft.
Die Einstellung des optimalen Auslösestrom wird anhand von Figur 5 erläutert. Das Rückmeldesignalmittel (7) gibt jeweils mit einer ersten Signalform eine Rückmeldung darüber, wenn der gemessene Strom (_7|St) kleiner als bspw. 80% des eingestellten
Auslösestrom ist, d.h. der Auslösestrom um mindestens 25% größer ist als der gemessene Strom. Ferner gibt das Rückmeldesignalmittel (7) jeweils mit einer zweiten
Signalform eine Rückmeldung darüber, wenn der gemessene Strom (_7|St) größer als 80% des eingestellten Auslösestrom ist. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Differenz Δ57 somit 25% des aktuell fließenden Stroms.
In diesem Beispiel wird ein Einstellmittel (6) verwendet, das eine stufenweise Einstellung des Auslösestrom ermöglicht. Der aktuell fließende und mit dem Stromsensor (5) gemessene Strom sei 3 A. Für den Start der Sollwert-Einstellung für den Auslösestrom wird z. B. ein oberer Wert von 10 A eingestellt. Um nun die eigentliche erfindungsgemäße Einstellung zu starten, ist es vorzugsweise vorgesehen, einen Einstellmodus zu aktivieren. Dies kann beispielsweise auch durch Betätigung vorgenannten Bestätigungsmittels (8) erfolgen. Dabei kann das Rückmeldesignalmittel (7) dem Benutzer über eine dritte Signalform signalisieren, dass der Einstellmodus aktiviert ist. Im Einstellmodus wird der zuvor eingestellte Maximalwert für den Auslösestrom für die Auslösung des Schutzschalters (4) solange verwendet, bis der neu ausgewählte, optimierte Auslösestrom als Sollwert für den Auslösestrom zur Verwendung im Arbeitsmodus bestätigt wird. Bei Bestätigung des ausgewählten Auslösestroms zeigt das Rückmeldesignalmittel (7) über die dritte Signalform wieder den Arbeitsmodus an. Im Einstellmodus wird der jeweils eingestellte Auslösestrom mit dem aktuell fließenden Strom verglichen und über das Rückmeldesignalmittel (7) dem Benutzer eine Rückmeldung über den Vergleich zur Auswahl des optimalen Auslösestroms gegeben. Im„Hintergrund" ist jedoch der vor Beginn des Einstellmodus eingestellte Auslösestrom für die Auslösung des Schutzschalters (4) relevant, bis der neue Auslösestrom bestätigt wird.
Da der gemessene Strom mit 3A kleiner ist als 80% des eingestellten Auslösestroms von 10 A, d. h. 3A < 0,8 x 10A, gibt das Rückmeldesignalmittel (7) eine Rückmeldung mit der ersten Signalform. Daraufhin wird der Benutzer den Auslösestrom über das Einstellmittel (6) auf die nächst niedrigere Stufe (6A) erniedrigen. Dabei wird die Signalform des Rückmeldesignalmittels (7) sich nicht ändern, da der gemessene Strom immer noch kleiner ist als 80% des jetzt eingestellten Auslösestroms. Daraufhin wird der Benutzer erneut den Auslösestrom auf die nächst niedrigere Stufe (4A) erniedrigen. Auch dies führt noch nicht zu einer Änderung der Signalform, da 3A < 0,8 x 4A. Erst die nächste Erniedrigung des Auslösestroms auf 2A führt zu einem Wechsel der Signalform, nämlich von der ersten Signalform zur zweiten Signalform, da jetzt der gemessene Strom von 3A größer ist als 80% des eingestellten Auslösestrom, d.h. 3 A > 0, 8 x 2A. Dieser Wechsel in der Signalform zeigt dem Benutzer an, dass der zuvor eingestellte Wert (4A) der optimale Wert für den Auslösestrom im Arbeitsmodus der Schutzanordnung (1) ist. Um diesen Wert als Sollwert für den Arbeitsmodus auszuwählen, wird der Benutzer über das Einstellmittel (6) ausgehend von der Stufe 2A den Auslösestrom wieder die nächste Stufe (4A) erhöhen, wobei das Ergebnis wiederum durch einen Signalformwechsel angezeigt wird.
Somit ist die Auslösung des Schutzschalters (4) einerseits hinreichend empfindlich, um das angeschlossene Gerät (2) sicher zu schützen und andererseits nicht zu empfindlich, um in unkritischen Fällen Fehlabschaltungen zu vermeiden. Dabei entspricht der während der Einstellung fließende und gemessene Strom (hier 3A) typischerweise zumindest ca. dem Nennstrom des Geräts (2). Über das Einstellmittel (6) und den angezeigten Signalformwechsel kann der Benutzer sich in einfacher Weise dem Nennstrom des zu schützenden Geräts (2) nähern und den Auslösestrom auf einen Wert einstellen, der um eine Toleranz-Differenz Δ57 größer ist als der Nennstrom. In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Benutzer noch die Möglichkeit, den optimalen Auslösestrom durch ein Bestätigungsmittel (8) zur weiteren Verwendung im Arbeitsmodus der Schutzanordnung (1) zu bestätigen.
Im vorliegenden Fall wäre eine Auslösestrom von 6A oder gar 10A viel zu hoch, um das Gerät (2) mit einem Nennstrom von 3A sicher zu schützen, wohingegen beim erfindungsgemäß eingestellten Auslösestromwert von 4A einerseits ein zuverlässiger Schutz vor Überstrom gegeben ist, während andererseits relativ geringfügige Schwankungen in der Stromaufnahme des Geräts (2) nicht zu unerwünschten Fehlauslösungen des Schutzschalters (4) führen.
Wie in Figur 3 dargestellt, weist die Schutzanordnung eine Auswerte- und Steuereinheit (9) auf, welcher der gemessene Strom (_7|St) und ein Signal des Einstellmittels (6) zugeführt wird, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (9) anhand des gemessenen Stroms (_7|St) und des Signals des Einstellmittels (6), d.h. durch einen Vergleich des gemessen Stroms mit dem jeweils eingestellten Auslösestrom, das Rückmeldesignalmittel (7) ansteuert.
Als Rückmeldesignalmittel (7) wird vorzugsweise ein optisches Rückmeldesignalmittel (7) verwendet. Dabei ist die erste und/oder die zweite Signalform durch
a) ein Blinken oder ein Dauerleuchten, und/oder
b) eine Farbe, und/oder
c) eine Helligkeit
charakterisiert, wobei die erste oder die zweite Signalform sich in wenigstens einem der vorstehend genannten Charakteristika unterscheiden.
Als optisches Rückmeldesignalmittel (7) wird vorzugsweise eine LED verwendet, die bei entsprechender Ansteuerung sowohl Blinken als auch Dauerleuchten sowie in mindestens zwei verschiedenen Farben leuchten kann.
Wie in Figur 7 veranschaulicht, leuchtet die LED in einer ersten Farbe 1 , um die erste Signalform anzuzeigen, bei der der gemessene Strom kleiner als Auslösestrom (ggf. kleiner als der mit einem Faktor kleiner 1 multiplizierte Auslösestrom) ist, während die LED in einer zweiten Farbe leuchtet, um die zweite Signalform anzuzeigen, wenn der gemessene Strom größer als der Auslösestrom (ggf. größer als der mit einem Faktor kleiner 1 multiplizierte Auslösestrom) ist.
Die Charakteristika „Blinken" bzw. „Dauerleuchten" werden verwendet, um als dritte Signalform anzuzeigen, ob die Schutzanordnung sich im Einstellmodus befindet.
Die erste und die zweite Signalform können sich im Blink-Betrieb der LED (7) auch darin unterscheiden, dass die LED (7) in der ersten Signalform nur in Farbe 1 blinkt, während sie in der zweiten Signalform alternierend in Farbe 1 und Farbe 2 blinkt. Alternativ zum optischen ist auch ein akustisches Rückmeldesignalmittel (7) vorgesehen. Dabei ist die erste und/oder die zweite Signalform durch
a) eine wiederkehrende Folge von Tonpulsen oder einen Dauerton, und/oder
b) eine Tonhöhe, und/oder
c) eine Lautstärke
charakterisiert. In Figur 4 ist eine Schutzanordnung (1) dargestellt, bei der als Auswerte- und Steuereinheit (9) ein Mikrokontroller, als optisches Rückmeldesignalmittel (7) eine LED sowie als Einstellmittel (6) für den Auslösestrom ein Potentiometer verwendet wird. Als Schutzschalter (4) wird insbesondere ein elektronischer Schalter (4B), vorzugsweise ein Transistor in Form eines MOS-FET, verwendet, der über einen Vergleicher (4A) angesteuert wird. Als Potentiometer (6) kann ein stufenweise einstellbares Potentiometer (siehe Fig. 6 und 7) oder ein stufenlos einstellbares Potentiometer (siehe Fig. 8) verwendet werden. Dabei wird das analoge Mess-Signal des Stromsensors (5) über einen Analog-Digital- Converter (ADC) in ein digitales Signal gewandelt und dann dem Mikrokontroller (9) zugeführt. Ebenso wird das analoge Signal des Potentiometers (6) über einen ADC dem Mikrokontroller als digitales Signal zugeführt. Innerhalb des Mikrokontrollers (9) findet nun ein Vergleich des gemessenen Stroms (_7|St) mit dem über das Potentiometer (6) eingestellten Auslösestrom statt. Entsprechend des Vergleichsergebnisses steuert der Mikrokontroller (9) dann die LED (7) an, um über die verschiedenen Signalformen („Blinken in Farbe 1 ", Blinken in Farbe 2",„Dauerleuchten in Farbe 1 ") eine Rückmeldung an den Benutzer zu geben. Falls über die manuelle Einstellung und die optische Rückmeldung der optimale Auslösestrom ermittelt wurde, wird dieser vom Benutzer über ein als Taster ausgebildetes Betätigungsmittel (8) bestätigt. Dies kann bspw. durch Drücken des Tasters (8) für eine vorbestimmte Zeit (z.B. 1 s) erfolgen. Das Signal des Tasters (8) wird wiederum dem Mikrokontroller (9) zugeführt, der bei Betätigung des Tasters (8) anhand des aktuellen Wertes des Potentiometers (6) den Sollwert für den Auslösestrom bestimmt.
Dem Vergleicher (4A) sind eingangsseitig der gemessene Strom (_7|St) als Istwert sowie der Auslösestrom als Sollwert zugeführt, wobei der Sollwert anhand eines Signals vom Mikrokontroller erzeugt und über einen Digital-Analog-Converter dem Vergleicher (4A) zugeführt wird. Ausgangsseitig steuert der Vergleicher (4A) den Schalter (4B) derart an, dass wenn der gemessene Strom den Auslösestrom überschreitet, der Schalter (4B) öffnet und die Stromleitung unterbricht. Figur 8 veranschaulicht die Sollwerteinstellung für den Auslösestrom - ähnlich wie in Figur 7 - jedoch unter Verwendung eines Einstellmittels (6) für den Auslösestrom, das eine stufenlose Einstellung, d.h. Erniedrigung und Erhöhung, ermöglicht. Fig. 9 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Einstellung des Auslösestroms. Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf eine Frontblende einer erfindungsgemäßen Schutzanordnung (1). Diese Schutzanordnung (1) ist zur Versorgung und zum Schutz von mehreren, beispielsweise 8, Geräten ausgebildet, wozu die Schutzanordnung (1) 8 Kanäle mit 8 Stromausgängen (A1 , A8) aufweist. Jedem Kanal ist dabei ein Stromsensor, ein Potentiometer (61 , 68) zur Einstellung des Auslösestroms sowie eine LED (7) und ein Taster (8) zugeordnet, wobei LED (7) und Taster (8) jeweils als eine Baueinheit ausgebildet sind. Die Betätigung des Tasters (8) erfolgt dabei über ein Drücken der LED (7). Vorzugsweise teilen sich die 8 Kanäle eine Auswerte- und Steuereinheit. Der Schutzanordnung (1) wird an einem zentralen Eingang (E) ein Sammelstrom zugeführt, der dann auf die Eingänge (E1 ,... , E8) für die einzelnen Kanäle aufgeteilt wird (siehe Figur 11).
Bezugszeichenliste
1 Schutzanordnung
2 zu schützendes elektrisches Gerät
3 Stromversorgung
4 Schutzschalter
4A Vergleicher
4B MOSFET
5 Stromsensor
6, 61, . ..,68 Einstellmittel
7 Rückmeldesignalmittel
8 Bestätigungsmittel
9 Auswerte- und Steuereinheit
10 Baueinheit aus Schutzanordnung und Stromversorgung
11 Baueinheit aus Rückmeldesignalmittel und Bestätigungsmittel
E, E1,.. .., E8 Eingänge
A,A1,.. ., A8 Ausgänge

Claims

Patentansprüche
1) Schutzanordnung (1) zum Schutz von elektrischen Geräten (2) vor Überstrom, wobei
- die Schutzanordnung (1) einen Eingang (E, E1 ,.., E8) aufweist, an dem der Schutzanordnung (1) von einer Stromversorgung ein Strom (I) zugeführt wird, - die Schutzanordnung (1) einen Ausgang (A, A1 , ... , A8) aufweist, über den der Strom (I) als Ausgangsstrom an das elektrische Gerät (2) weitergeleitet wird,
- die Schutzanordnung (1) in der Stromleitung zwischen dem Eingang (E, E1 ,.., E8) und dem Ausgang (A, A1 , ... , A8) einen Schutzschalter (4) aufweist, der beim Überschreiten eines eingestellten Auslösestroms, die Stromleitung unterbricht, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schutzanordnung (1) einen Stromsensor (5) aufweist, der den Strom (_7|St) in der Stromleitung bei angeschlossenem Gerät (2) misst, wobei der Auslösestrom in Abhängigkeit vom gemessenen Strom (_7|St) auf einen Wert einstellbar ist, der um eine vorgegebene Differenz (Δ57) größer ist als der gemessene Strom (i7|St).
2) Schutzanordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
dieselbe eine Auswerte- und Steuereinheit (9) aufweist, der der gemessene Strom (_7|St) zugeführt wird, wobei die Auswerte-und Steuereinheit anhand des gemessenen Stroms (_7|St) automatisch den Wert für den Auslösestrom einstellt.
3) Schutzanordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schutzanordnung (1) ein manuelles Einstellmittel (6) aufweist, um den Auslösestrom zwischen einem oberen und einem unteren Wert stufenweise oder stufenlos zu erniedrigen oder zu erhöhen,
die Schutzanordnung (1) ein optisches und/oder akustisches Rückmeldesignalmittel (7) aufweist, das dem Benutzter mit einer ersten Signalform eine Rückmeldung darüber gibt, ob ein anhand des jeweils eingestellten Wertes für den Auslösestrom bestimmter Schwellwert größer ist als der gemessene Strom (i7|St), während es dem
Benutzer mit einer zweiten, von der ersten verschiedenen Signalform eine Rückmeldung darüber gibt, ob der anhand des jeweils eingestellten Wertes für den
Auslösestrom bestimmte Schwellwert kleiner ist als der gemessene Strom (i7|St). 4) Schutzanordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schutzanordnung ein Betätigungsmittel aufweist, um einen Einstellmodus für den Auslösestrom zu aktivieren.
5) Schutzanordnung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schutzanordnung (1) ein Bestätigungsmittel (8) ausweist, über das ein ausgewählter Wert für den Auslösestrom zur Verwendung im Arbeitsmodus vom Benutzer bestätigbar ist.
6) Schutzanordnung nach Anspruch 3 bis 5,
wobei dieselbe ein optisches Rückmeldesignalmittel (7) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die
erste und/oder die zweite Signalform durch
a) ein Blinken oder ein Dauerleuchten, und/oder
b) eine Farbe, und/oder
c) eine Helligkeit
charakterisiert ist,
wobei die erste oder die zweite Signalform sich in wenigstens einem der vorstehend genannten Charakteristika unterscheiden.
7) Schutzanordnung nach Anspruch 3 bis 5,
wobei dieselbe ein akustisches Rückmeldesignalmittel (7) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die
erste und/oder die zweite Signalform durch
a) eine wiederkehrende Folge von Tonpulsen oder einen Dauerton, und/oder b) eine Tonhöhe, und/oder
c) eine Lautstärke
charakterisiert ist,
wobei die erste oder die zweite Signalform sich in wenigstens einem der vorstehend genannten Charakteristika unterscheiden.
8) Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Rückmeldesignalmittel (7) mit einer dritten Signalform eine Rückmeldung darüber gibt, ob die Schutzanordnung (1) sich im Einstellmodus oder im Arbeitsmodus befindet. 9) Schutzanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
dieselbe eine Auswerte- und Steuereinheit (9) aufweist, der der gemessene Strom (_7|st) und ein Signal des Einstellmittels (6) zugeführt wird, wobei die Auswerte- und
Steuereinheit (9) anhand des gemessenen Stroms (_7|St) und des Signals des Einstellmittels (6) das Rückmeldesignalmittel (7) ansteuert.
10) Schutzanordnung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Auswerte- und Steuereinheit (9) ein Signal des Bestätigungsmittels (8) zugeführt wird, wobei bei Erhalt des Bestätigungssignals der ausgewählte Wert für den Auslösestrom zur Verwendung im Arbeitsmodus in der Auswerte- und Steuereinheit (9) abgespeichert wird.
1 1) Schutzanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schutzschalter (4A) einen Transistor, aufweist, der von einem Vergleicher (4B) angesteuert wird, wobei dem Vergleicher (4B) als Eingangssignal einerseits der gemessene Strom (_7|St) als Istwert und andererseits und der eingestellte
Auslösestrom als Sollwert zugeführt wird, wobei der Ausgang des Vergleichers den Schalter (4A) derart ansteuert, dass dieser die Stromleitung unterbricht, wenn der Istwert größer als der Sollwert ist. 12) Schutzanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Einstellmittel (6) ein Potentiometer ist.
13) Schutzanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Rückmeldesignalmittel (7) eine LED ist.
14) Schutzanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Betätigungsmitte und/oder das Bestätigungsmittel (8) ein Taster ist. 15) Schutzanordnung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass
die LED (7) und der Taster (8) in einer Baueinheit integriert sind.
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